Принципы создания композиционных материалов

Приведены принципы создания композиционных материалов (КМ), сведения о составе, структуре и свойствах основных видов армирующих волокон и матричных материалов различной природы, технологические процессы их совмещения и физико-механические свойства получаемых КМ. Даны основы расчетов, проектирования и технологии изготовления элементов конструкций из КМ, технологические процессы, оборудование и оснастка, а также примеры эффективного использования КМ в современных конструкциях. [c.2]

Весьма плодотворным в ряде конструкций является принцип создания композиционных конструкций из разнородных металлов с использованием долгоживущих протекторов или так называемых жертвенных деталей. Например, в запорной арматуре наиболее ответственным является узел затвора тарелка, седло клапана, шпиндель. Их следует изготавливать из более стойких материалов (нержавеющие стали, медные, титановые сплавы), катодных по отношению к корпусу клапана (чугун, сталь, медные сплавы, нержавеющие стали). Некоторое увеличение скорости коррозии корпуса клапана из-за контакта с более положительными по потенциалу деталями узла затвора не скажется на сроке службы клапана, который будет даже выше, чем при гомогенном исполнении. Использование различного рода вытеснителей, перегородок из углеродистой стали, находящихся в контакте, допустим, с трубками из нержавеющих сталей теплообменников, охлаждаемых морской водой, позволяет полностью подавить усиленную язвенную коррозию трубок при теплопередаче в морскую воду. [c.81]

Соответственно научно-исследовательская работа кафедры порошковой металлургии, созданной в 1963 г., направлена на решение указанных выше проблем, особенно в части создания научных принципов формирования композиционных материалов с заранее заданными свойствами, а также создания материалов для современной электроники, металлорежущих и износостойких инструментов, огнеупоров и т. д. [c.77]

Ограниченный объем знаний о влиянии температуры и температурного градиента на фрикционные характеристики металлополимерных трибосистем не позволяет расширить диапазон использования полимерных материалов в узлах трения. Это также одна их главных причин медленного развития научно обоснованных принципов создания композиционных полимерных материалов как фрикционного, так и антифрикционного назначения. [c.52]

Как наука механика композиционных материалов зародилась сравнительно недавно, хотя идея использования комбинации металлов, керамики, стекла, полимеров и т. д. для получения материалов с уникальными свойствами известна давно. Собственно говоря, сама природа использовала принцип такой комбинации при создании, например, костей (твердый хрупкий апатит, связанный прочным мягким белковым веществом) и древесины (волокна целлюлозы, связанные лигнином). В настоящее время наиболее широко применяются следующие композиты железобетон, стеклопластики, биметаллы, графите- и боро-эпоксиды. [c.5]

Проблема создания и использования композиционных материалов, требующая детальных исследований деформационного и диффузионного взаимодействия составляющих, приводит к необходимости сочетания известных принципов тепловой микроскопии, например, растровой электронной микроскопии это может быть реализовано в виде приставок к сканирующему электронному микроскопу, позволяющих осуществлять одновременное тепловое воздействие (нагрев или охлаждение) и механическое нагружение образца. [c.7]

Современная металлургия обладает целым арсеналом различных технологических методов получения сплавов, полуфабрикатов и изделий из них. Эти методы включают различные виды литья, процессы порошковой металлургии, обработки давлением, напыления и осаждения и многие другие. Основные принципы всех этих технологических способов либо уже применяются, либо могут найти применение при получении металлических композиционных материалов. Выбор технологического метода получения того или иного металлического композиционного материала определяется в основном следующими факторами видом исходных материалов матрицы и упрочнителя возможностью введения упроч-нителя в матрицу без повреждения его, создания прочной связи на границе раздела упрочнитель — матрица и максимальной реализации в материале свойств матрицы и упрочнителя, получения необходимого распределения упрочнителя в матрице, совмещения процессов получения материала и изготовления из него детали экономичностью процесса. [c.90]

Таким образом, создание современных материалов непосредственно связано с использованием метода порошковой металлургии, развитие которого требует использования механизмов и кинетики измельчения материалов, прессования и спекания. С другой стороны, конструирование композиционных материалов вызывает необходимость изыскания принципов создания материалов с заранее заданными свойствами, глубокого понимания связи между свойствами веществ и особенностями их кристаллического и электронного строения. [c.77]

Принципы создания и основные типы композиционных материалов [c.251]

При очень тщательном устранении поврежденного поверхностного слоя удается, как указывалось ранее, достигнуть прочности хрупких материалов (стекла, сапфира, кремния), близкой к теоретической. Тем не менее вряд ли хрупкие высокопрочные материалы найдут широкое применение в практике, так как всегда есть опасность потери прочности из-за случайного повреждения поверхности. Однако если из хрупкого материала, например стекла или кварца, получить нити и связать их пластичной матрицей, то можно одновременно обеспечить высокую прочность и высокое сопротивление хрупкому разрушению. В данном случае задача решается благодаря геометрии волокон в тонких нитях трещины либо очень короткие, если они расположены поперек волокон, либо безопасны, если ориентированы вдоль волокон если одно или несколько волокон порвется, то нагрузка перераспределится на другие волокна и материал не разрушится. Таким образом, возможное решение противоречивой задачи хрупкость — пластичность — это композиционные материалы, состоящие из пластичной матрицы и высокопрочного наполнителя (принцип стеклопластиков). Поскольку в волокнах подвижные дислокации не нужны для создания высокого сопротивления распространению трещин, то целесообразно использовать волокна хрупких, высокопрочных материалов. В табл. 35—37 приведены данные о прочности некоторых нитевидных кристаллов — естественных, стеклянных, кварцевых волокон, а также прочность некоторых видов поликристаллической металлической проволоки при комнатной температуре. [c.351]

Конструкция композиционных материалов, работающих под большими нагрузками, должна обеспечивать воспроизводимость их свойств. Конфигурация изделий не должна препятствовать ориентации слоев в заранее заданных направлениях. Основные принципы послойной укладки одни и те же, независимо от того, производится ли она вручную или автоматически. Если конфигурация изделия это допускает, то наибольшая воспроизводимость свойств достигается при укладке слоев, которые вырезаны по размеру, а затем уложены на трансферные пленки. Эти трансферные пленки или шаблоны из материала Майлар имеют метки, указывающие, как размещать те или иные слои и как их ориентировать относительно формы. Слои, которые укладывают на шаблоны, переносят в форму без дополнительных деформаций, после чего шаблоны удаляют. Анизотропия армированного тканью препрега в любом слое компенсируется ровной, но противоположной анизотропией соседних слоев. Для того чтобы отвержденные слоистые пластинки не деформировались, необходимо обеспечить симметрию слоев при укладке. Для создания ортотропной структуры иногда проводят корректировку пакета, укладывая слои с поперечными прядями, компенсирующие нарушение регулировки. [c.110]

Полимерное материаловедение, развивающееся на базе фундаментальных наук о полимерных композициях — химии, физике, физической химии и механике, выделилось в настоящее время в самостоятельный раздел общего материаловедения. Значительно увеличилась роль полимерных материалов различных типов конструкционных пластиков, резин, защитных покрытий, волокон, пленок, клеев, компаундов, герметиков и др. в современной технике, технологии и в быту. Полимерное материаловедение вносит существенный вклад в развитие новых принципов создания материалов, в первую очередь композиционных, с направленным регулированием их структуры и свойств. [c.10]

Взятая в целом эта книга представляет собой введение в материаловедение многокомпонентных полимерных систем как технически важных материалов с анализом основных принципов их создания и использования. Первая глава посвящена общим проблемам определения и классификации полимерных композиционных материалов на основе важнейших компонентов в их типичных сочетаниях с учетом таких факторов как взаимное распределение компонентов, их ориентация, взаимодействие между ними и др. За этой главой следуют более конкретные главы. Семь из них посвящены анализу важнейших физико-механических свойств полимерных композиционных материалов, таких как вязкость разрушения (устойчивость к росту трещин), жесткость, механическая прочность и другие с обобщением теоретических основ и принципов их регулирования. В последних пяти главах обсуждаются проблемы использования промышленных полимерных композиционных материалов на транспорте, в строительстве, для тары и упаковки и в других областях с анализом перспектив и направлений их дальнейшего развития. [c.12]

Полуэмпирические и структурные модели имеют и достоинства, и недостатки. Полуэмпирические модели более просты и, будучи результатом обобщений опытных данных, больше приспособлены для обработки экспериментальных результатов и их представления в аналитической форме. Полуэмпирические модели могут оказаться непригодными за пределами области, в которой получены лежащие в их основе опытные данные. Это следует учитывать, например, при оценке больших значений ресурса, при планировании ускоренных и форсированных испытаний и т. п. Перенос результатов испытаний образцов и малых моделей на натурные крупногабаритные конструкции также может встретить затруднения из-за масштабного эффекта, присущего многим явлениям повреждения и разрушения. Структурные модели этим недостатком в принципе не обладают. Они дают основания для более обоснованной экстраполяции результатов как во времени, так и в геометрическом масштабе, позволяют возместить недостаток сведений о статистической изменчивости результатов, присущей большинству ресурсных испытаний. Вместе с тем структурные модели сложнее полуэмпирических и требуют значительно большего объема информации. Для непосредственного получения такой информации необходимы эксперименты на уровне структуры материала, что, как правило, лишено практического смысла. Исключение составляют искусственные композиционные материалы, сведения об элементах структуры которых часто бывают известны еще до создания материала. [c.17]

Основные принципы создания конструкционных пластиков с жестким наполнителем, обладающих заданными свойствами, анализируются в I гл. книги Пластики конструкционного назначения [1, с. 11—45], а свойства ряда термопластов с волокнистыми наполнителями различной природы описаны в V гл. данной книги. Целью настоящей главы является анализ расчетных способов создания ударопрочных композиционных материалов, состоящих из жесткой матрицы и эластичного наполнителя, в которых требуемая жесткость сочетается с повышенной ударной прочностью. [c.217]

Использование композиционных материалов требует в ряде случаев создания новых методов изготовления деталей и изменения принципов конструирования деталей и узлов машин. [c.171]

Дальнейшее развитие принципа местного качества привело к появлению нового класса материалов — комбинированных материалов (композиционных, плакированных, армированных и т. п.), которые получают все более широкое применение. Созданные в последние годы изделия из порошковых материалов и композиций различных материалов обладают следующими качествами тугоплавкостью, высокой жаропрочностью легкостью алюминия прочностью титана и упругостью стали высокими звукопоглощающими, демпфирующими свойствами не требуют смазки. [c.38]

Итак, мы ознакомились с основными принципами композиционного построения фотографического снимка, упорядоченного заполнения материалом съемки картинной плоскости кадра. Что же мы теперь знаем о композиции, в каких аспектах выступает она в фотографии, в творческом процессе создания фотоснимка [c.151]

Свойства композиционных материалов формируются не только арматурой (ее свойствами), но и в большей степени ее укладкой. Варьируя угол укладки арматуры (слоя), можно получить заданную степень анизотропии свойств, а изменяя порядок укладки слоев и угол укладки их по толщине, можно эффективно управлять нзгиб-ными и крутильными жесткостями композиционного материала. Для достижения этой цели, а также для установления типа анизотропии материала, а следовательно, и числа определяемых характеристик, систему координат слоя обозначают индексами 1, 2, 3, а композиционного материала х, у, г. Угол укладки слоев в плоскости ху обозначают ос. Все это способствует выявлению наиболее общих закономерностей создания композиционных материалов, которые обусловлены главным требованием 1 классификации с точки зрения механики материалов — установления закона деформирования и зависимости свойств от угловой координаты. Поэтому подробную классификацию целесообразно проводить на основе конструктивных принципов. Исходя из них, все структуры можно разделить на две группы — слоистр, е и пространственно-армированные. [c.4]

В настоящее время существуют несколько важных проблем, сдерживающих применение созданных композиционных материалов. К этим проблемам относят, прежде всего, дороговизну высо-комодупьных волокон, необходимость усовершенствования технологического процесса, разработку принципов конструирования, облегчающих изготовление деталей и общую стоимость с учетом ресурса эксплуатации. Эти факторы не всегда учитываются, а установленная цена является первым фактором при выборе материала. [c.494]

Отсутствие механизированных производственных процессов с необходимыми производственными мощностями представляет собой проблему в таких совершенно различных отраслях промышленности, как судостроение, авиация и химическая промышленность. Крупные и сложные конструктивные элементы в отдельных случаях изготовляются выкладкой вручную, что иногда приводит к выбору малоэффективной конфигурации этих элементов. Решение проблем, призванных сократить время, необходимое для освоения новых материалов, в сильной степени зависит от разработки новых принципов конструирования. К ним относят более эффективное использование обычных материалов и выборочное применение вновь созданных, а в случае композиционных материалов — использование высокоэффективных волокнистых композиций возможность применения механизированных производственных процессов с минимальной механической обработкой учет характера допустимого повреждения и возможности восстановления и увеличения тем самым цикла слунсбы. При выборе материала для каждого конкретного случая с самого начала должны быть приняты во внимание многие сложные, находящиеся во взаимодействии факторы. Это позволит в дальнейшем исключить затраты в тех случаях, когда материал, выбранный для решения конкретной задачи, не обладает соответствующими характеристиками, и это выявляется при более детальном его исследовании. Правильный выбор материала крайне важен как с экономической точки зрения, так и во многих других отношениях. Конструкторская [c.494]

Развитие полимерных композиционных материалов сопровождается появлением большого количества литературы, посвященной теории и практике их получения и применения. Советскому читателю предлагается перевод книги, написанной большим коллективом авторов, в которой рассматриваются принципы создания и использования полимерных композиционных материалов. В отличие от других переводных книг по композиционным материалам, например однотомника Современные композиционные материалы (изд-во Мир , 1970 г.) и восьмитомника Композиционные материалы под редакцией Л. Браутмана и Р. Крока (изд-во Мир , 1977—1979 гг.) в основу которых положены главным образом проблемы механики композиционных материалов, настоящая книга написана с позиций общего материаловедения. В ней анализируются важнейшие эксплуатационные свойства промышленных полимерных композиционных материалов основных типов жесткость, прочность, вязкость разрушения, усталостная выносливость, вязкоупругие и антифрикционные свойства, тепловое расширение, тепло- и электропроводность, горючесть, — а также рассматривается применение этих материалов в таких важных областях, как строительство и строительные конструкции, машиностроение, транспорт, производство бытовых товаров, тары и упаковки. [c.10]

По нашему мнению, используемые в настоящее время принципы получения конструкционных и инструментальных материалов в виде жестких систем пе удовлетворяют современным требованиям. Оеобенпо это относится к высокопрочным материалам на основе иптерметаллидов и тугоплавких соединений. Материалы следует конструировать. Одним из эффективных принципов получения таких материалов может стать создание высокопрочных композиционных поликристаллов с демпфирующими прослойками. Современные методы порошковой металлургии позволяют осуществлять любые композиции и создавать материалы заданной конструкции. [c.96]

Рассмотрены основные положения теории коррозии и пассивности металлов и сплавов. Описан механизм наиболее опасного вида коррозии — локальной, а также коррозии при одновременном воздействии механических напряжений. Показано влияние условий эксплуатации на коррозионное поведение конструкционных сплавов. Изложены принципы создания металлических сплавов повышенной стойкости. Описаны свойства важнейших конструкционных коррозионностойких сплавов. Указаны способы повышения коррозионной стойкости сплавов специального назначения поверхностным легированием, созданием металлокерами ческих композиционных материалов, получением сплавов в аморфном состоянии. [c.2]

Таким образом, в теоретическом аспекте задача оказывается вполне разрешимой. Что же касается ее практической реализации, то одна из возможностей состоит в создании специальных стекол с переменной по толщине концентрацией примесей. Основой такой возможности служит то, что для некоторых стекол наблюдается сильная зависимость скорости звука и удельных волновых сопротивлений от концентрации примесей [67]. В качестве примера на рис. 52 приведены концентрационные зависимости удельных волновых сопротивлений для продольных ультразвуковых волн в стеклообразном борном ангидриде и силикатных стеклах с примесью окиси свинца [68]. Создав градиент концентрации подобных примесей по толщине стеклянной пластинки, можно значительно повысить ее звукопрозрачность в широком диапазоне частот. Другой способ широкополосного просветления может быть основан па том же принципе с использованием композиционных материалов с переменным по толщине средним волновым сопротивлением. [c.180]

Программа создания самолета включает оценку принятых принципов проектирования истребителя EFA, проверку летнотехнических характеристик статически неустойчивого самолета, выполненного по схеме утка , изучение возможностей широкого применения композиционных материалов и перспективных технологий изготовления планера, отработку бортового радиоэлектронного оборудования. [c.31]

Теоретические и практические основы создания полимерных композиционных самосмазывающихся материалов типа Маслянит были заложены в 60-70-е годы профессором ААКутьковым [4]. Основные принципы, заложенные при создании [c.155]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...